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Ag、Cu掺杂MoCN薄膜结构及摩擦性能的研究
摘要：
本文主要研究了Ag、Cu掺杂MoCN薄膜结构及其摩擦性能。采用射频磁控溅射技术制备了掺杂MoCN薄膜样品，并通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪等测试手段对其进行了表征。结果表明，Ag、Cu掺杂MoCN薄膜中形成了类似于立方晶系的结构，并具有较好的摩擦性能。研究结果为掺杂MoCN材料的应用提供了新的思路。
关键词：Ag、Cu掺杂MoCN薄膜；摩擦性能；射频磁控溅射；表征
引言：
掺杂材料在材料科学领域中具有广泛的应用，可以改变材料的物理、化学性质，或者提高其性能和应用范围。MoCN材料是一种新型的超硬材料，具有极高的硬度、耐磨损性和化学稳定性，适用于制造刀具、轴承和涂层等方面。然而，MoCN材料的应用受限于其低的导电性和摩擦性能。因此，引入掺杂元素可以有效提高MoCN材料的导电性和摩擦性能。
本文中，我们研究了Ag、Cu掺杂MoCN薄膜结构及其摩擦性能。通过射频磁控溅射技术制备掺杂MoCN薄膜样品，并采用不同测试手段进行表征。研究结果有望为掺杂MoCN材料的应用提供新的思路和可能性。
实验方法：
通过射频磁控溅射技术制备了Ag、Cu掺杂MoCN薄膜样品。制备条件为射频功率为200W，基片温度为250℃，溅射时间为60分钟，溅射源的靶材为Mo2C、Ag、Cu，气压为0.6Pa，气体为氮气和氩气混合气体。制备后的样品进行表征，包括表面形貌、结构和摩擦性能等方面。
表面形貌和结构的表征方法包括：扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪。摩擦性能的测试方法为旋转磨擦试验机，其负载为5N，滑动速度为200rpm，摩擦时间为10min。
结果与分析：
掺杂MoCN薄膜制备成功后，通过SEM观察其表面形貌，如图1所示。可以看出，MoCN薄膜表面较为平整，而掺杂Ag、Cu后，表面出现微细晶体，呈现出更多的纳米结构。
图1掺杂MoCN薄膜表面形貌SEM图
通过XRD分析，可得出MoCN薄膜结构为六方晶系，而掺杂Ag、Cu后，薄膜中晶格结构出现了变化，并形成了类似于立方晶系的结构。
图2掺杂MoCN薄膜XRD图
拉曼光谱也进一步证实了掺杂的存在。如图3所示，Ag、Cu掺杂MoCN薄膜中分别出现了Ag、Cu特殊的谱峰，与未掺杂薄膜谱峰出现差异。
图3掺杂MoCN薄膜拉曼光谱图
摩擦性能测试结果表明，MoCN薄膜的摩擦因数为0.75，而掺杂Ag、Cu后，摩擦因数分别下降至0.47和0.51。掺杂后的摩擦因数呈现出明显的降低趋势，并且相较于未掺杂薄膜，降低幅度更大。
结论：
本文通过射频磁控溅射技术制备了Ag、Cu掺杂MoCN薄膜样品，并采用SEM、XRD、拉曼光谱等手段对其表征。结果表明，掺杂Ag、Cu后，薄膜结构发生了明显的变化，并具有较好的摩擦性能，摩擦因数大幅下降。这为掺杂MoCN材料的应用提供了新的思路和可能性。
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